Среди домашних животных у кошки самые большие глаза относительно размеров тела. Они расположены на голове так, что оба смотрят в одном направлении, поэтому, как и большинство хищников, кошки обладают стереоскопическим зрением, позволяющим точно оценивать расстояние до предмета наблюдения. Поле зрения у кошек составляет 200°, против 180° у человека. В жёлтом пятне на сетчатке глаза у кошек отсутствует центральная ямка (fovea), вместо неё имеется зрительный диск, где расположены колбочки.

Палочек в сетчатке глаза в 25 раз больше колбочек, что обусловлено тем, что кошка является ночным хищником, поэтому зрение в темноте (за которое отвечают именно палочки в сетчатке) является для неё приоритетным.

Кошки умеют различать цвета, однако по сравнению с человеком восприятие цвета у них слабее — менее контрастное и яркое. Замечено, что неподвижные и близко стоящие предметы кошка воспринимает хуже, чем движущиеся. У кошек способность к фокусировке зрения на предметах в 2—3 раза меньше, чем у высших обезьян и человека.

Кошки превосходно видят в темноте. За сетчаткой глаза у кошки располагается особый слой — тапетум, отражающий дополнительный свет от внешних источников на сетчатку. Благодаря тапетуму и другим механизмам светочувствительность глаза кошки в 7 раз выше, чем у человека, и кошки могут хорошо видеть даже при слабом освещении, но при ярком свете они видят хуже человека. Именно из-за наличия тапетума кошачьи глаза в темноте «загораются» зеленоватым свечением. Вариация цвета кошачьих глаз при их фотосъёмке со вспышкой также обусловлена тапетумом. Вопреки частым заблуждениям, в абсолютной темноте кошки видеть не могут.

Чтобы уменьшить световой поток на сетчатке при ярком освещении, зрачок у кошачьего глаза может изменять форму. При дневном свете он не круглый, как у человека, а имеет вертикально-овальную или даже щелевидную форму. Это происходит благодаря тому, что радужная оболочка у кошачьего глаза может неравномерно сжиматься с помощью мышечных волокон; такими же способностями обладают глаза у лис. Радужная оболочка выполняет функцию диафрагмы, которая регулирует количество света, проникающего внутрь глаза.